电磁场在科学技术中的应用

1、成都玉林中学2014级物理校本教才电磁场在科学技术中的应用知识概要电磁场在科学技术中的应用， 主要有两类，一类是利用电磁场的变化将其他信号转化为 电信号，进而达到转化信息或自动控制的目的；另一类是利用电磁场对电荷或电流的作用， 来控制其运动，使其平衡、加速、偏转或转动，以达到预定的目的。例如：密立根实验一电场力与重力实验速度选择器一电场力与洛伦兹力的平衡直线加速器 电场的加速质谱仪一磁场偏转示波管一电场的加速和偏转回旋加速器一电场加速、磁场偏转电流表安培力矩电视机显像官电场加速、磁场偏转电动机安培力矩磁流体发电一电场力与洛伦兹力的平衡霍尔效应电场力与洛伦兹力作 用下的偏转与平衡磁流体发电机一电

2、场力与洛伦兹力作用 下的偏转与平衡针对性练习质谱仪知识讲解1、质谱仪是分离各种元素的同位素并测量它们的质量的仪器2、质谱仪的构成：如右图所示，主要由三部分组成（1）加速电场；匀强电场对带电粒子加速（2）速度选择器；正交的匀强电场与匀强磁场，带电粒子所受电场力与洛仑兹力相等，粒子匀速直线通过（3）偏转磁场：使粒子偏转打在荧光屏上质谱仪一一例题讲解1、（ 2001年高考理综卷）如图是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图。设法使某有机 化合物的气态分子导入图中所示的容器A中，使它受到电子束轰击，失去一个电子变成正一价的分子离子。分子离子从狭缝S1以很小的速度进入电压为 U的加速电场区（初速不计），加

3、速后，再通过狭缝S2、S3射入磁感应强度为 B的匀强磁场，方向垂直于磁场区的界面 PQ 最后，分子离子打到感光片上，形成垂直于纸面而且平行于狭缝S3的细线。若测得细线到狭缝S3的距离为d，导出分子离子的质量 m的表达式。加速器知识讲解1、电场直线加速 2、电磁场回旋加速（1）是磁偏转等实验的一种基本设备（2）原理：带电粒子在磁场中回旋，在电场中 加速（3）工作条件：带电粒子在两个 D形盒内的磁场中回旋周期等于两盒狭缝间的高频电场的变化周期Ekm=2mvm2=(qBRL 带电粒子获得使得盒内空间的电场极弱，这样就可以使V BqR(4) 最后速度m ,粒子可能获得的最大动能的最大能量与D形盒半径有

4、关(5) D形金属扁盒的主要作用是起到静电屏蔽作用, 运动的粒子只受洛伦兹力的作用做匀速圆周运动。例题1 一个用于加速质子的回旋加速器，其D形盒半径为R,垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B,接在D形盒上的高频电源频率为f。下列说法正确的是A、 质子被加速后的最大速度不可能超过2 fRB、质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关C、只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D、 不需要改变任何量，这个装置也能用于加速粒子例题2回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示。它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通

5、过窄缝都得到加速。两盒放在匀强磁场中， 磁场方向垂直于盒底面， 带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出。如果用同一回旋加速度器分别加速氚核(；H )和粒子(：He),比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，有A、加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大B、加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小C、加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能也较小D、加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大 霍尔模型9、(2000年高考理综卷)如图所示，厚度为h、宽为d的导体板放在垂直于它的磁

6、感应强度 为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A'之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时电势差U电流I和B的关系为U=klBd , 式中的比例系数k称为霍尔系数。霍尔效应可解释如下： 外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。设电流I是由电子定向流动形成的，电子的平均定向速度为v,电量为e,回答下列问题：(1) 达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势 下侧面A的

7、电势(填高于、低于或等于)。(2) 电子所受的洛伦兹力的大小为 。(3) 当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受的静电力的大小为 .(4) 由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数K=1/ne ,其中n代表导体板单位体积 中电子的个数。电磁流量计*10、（01全国理综）电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、C流量计的两端与输送流体的管道相连接（图中虚线）图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料.现于流量计所在处加磁感强

8、度为 B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面.当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值已知流体的电阻率为，不计电流表的内阻，则可求得流量为B(aRC)Cf)（CRB V磁流体发电机12、（温州重点中学 机叫磁流体发电机。b)B(Rbc)a等哥于萍目前，世界上正在研究一种新型发电 将一束等离子A、B ,这时3月联考）如图所示表示了它的发电原理:体垂直于磁场方向喷入磁场，在磁场中有两块金属板金属板上就会聚集电荷，V,两金属板的板长为 L,板间距离为d ,板平面的面积为 S,匀强产生电压。如果射入的等离子体速度均为磁场的磁感应强

9、度为 B ,方向垂直于速度方向，负载电阻为R,等离子体充满两板间的空间。当发电机稳定发电时，电流表示数为I,阻率为那么板间等离子体的电A.s(BdVd IR)B. S(BLVd IR)c.s(Bdv R)L ID.S(BLVL IR)O点的电子速度的大小.（2）推导出电子的比荷的表达式.电子的荷质比*15、（03江苏）汤姆生用来测定电子的比荷 （电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图所 示真空管内的阴极 K发出的电子（不计初速、重力和电子间的相互作用）经加速电压加速后， 穿过A'中心的小孔沿中心轴 OO的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P间的区域.当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成了一个亮点：加上偏转电压U后，亮点偏离到0'点，0'与O